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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Gurtaufroller werden in Sicherheitsgurteinrichtungen von Kraftfahrzeugen verwendet und dienen dazu, ein Ende eines zur Rückhaltung eines Insassen vorgesehenen Sicherheitsgurt aufzuwickeln. Der Gurtaufroller ist entweder an der Fahrzeugstruktur oder an einem an der Fahrzeugstruktur befestigten Fahrzeugsitz bzw. an einer daran befestigten Sitzbank befestigt. Der Gurtaufroller weist in seinem Grundaufbau einen zur Befestigung vorgesehenen Rahmen und eine in die Rahmen drehbar gelagerte Gurtspule auf, wobei der Sicherheitsgurt auf der Gurtspule aufwickelbar ist. Die Gurtspule ist über eine Triebfeder in Aufwickelrichtung federbelastet und über eine Blockiereinrichtung bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Gurtbandauszugsbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung mittels einer Blockiereinrichtung gegen einen weiteren Auszug des Sicherheitsgurtes blockierbar, so dass der Insasse nachfolgend zur Vermeidung schwererer Verletzungen vor einem Aufprall auf die innere Fahrzeugstruktur zurückgehalten wird.
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Um die Insassenbelastung bei der Rückhaltung zu reduzieren, haben sich Kraftbegrenzungseinrichtungen als vorteilhaft herausgestellt, welche bei blockierter Gurtspule und Überschreiten einer vorbestimmten Gurtbandauszugskraft eine kraftbegrenzte Drehung der Gurtspule in Auszugsrichtung und damit eine kraftbegrenzte Vorwärtsverlagerung des Insassen ermöglichen. Da die dadurch ermöglichte Reduzierung der Insassenbelastung unmittelbar mit dem zur Verfügung stehenden Vorverlagerungsweg zusammenhängt, hat es sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, die in dem Sicherheitsgurt vorhandene Gurtlose vor der Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung durch einen Gurtstraffer herauszuziehen, um den zur Verfügung stehenden Vorverlagerungsweg zu vergrößern, und um den Insassen möglichst frühzeitig an die Fahrzeugverzögerung anzukoppeln.
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Bei Gurtstraffern wird zwischen reversiblen Gurtstraffern und irreversiblen Gurtstraffern oder auch Leistungsstraffern unterschieden. Reversible Gurtstraffer haben eine geringere Straffleistung von ca. 100 bis 400 N und dienen dazu, die Gurtlose in einer Gefahrensituation zur Vorbereitung auf einen möglichen nachfolgenden Unfall herauszuziehen. Tritt nachfolgend kein Unfall ein, so wird der Sicherheitsgurt wieder gelockert. Zum Antrieb der reversiblen Gurtstraffer haben sich Elektromotoren bewährt, welche besonders gut und reversibel zu steuern sind. Irreversible Gurtstraffer weisen eine höhere Straffleistung von 400 bis 1000 N auf und werden erst dann aktiviert, wenn der Unfall nicht mehr zu vermeiden ist, also in einer Frühphase des Unfalles. Die irreversiblen Gurtstraffer werden also zeitlich immer nach den reversiblen Gurtstraffern aktiviert. Als Antriebe für die irreversiblen Gurtstraffer haben sich pyrotechnische Antriebe bewährt, welche nach ihrer einmaligen Aktivierung nicht mehr aktiviert werden können, so dass in diesem Fall die gesamte Sicherheitsgurteinrichtung mit dem irreversiblen Gurtstraffer ausgetauscht werden muss.
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Gurtstraffer können dabei an unterschiedlichen Stellen des Sicherheitsgurtes angreifen, so z.B. an dem Gurtschloss, dem Endbeschlag oder auch an dem Gurtaufroller. Bei der Anwendung des Gurtstraffers am Gurtaufroller treibt dieser die Gurtspule bei einer Aktivierung schlagartig in Aufwickelrichtung an und zieht dadurch die in dem Sicherheitsgurt vorhandene Gurtlose aus dem Sicherheitsgurt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen unter dem Begriff Gurtstraffer aber nur solche verstanden werden, welche an einem Gurtaufroller angeordnet sind und die Gurtspule in dem Gurtaufroller antreiben. Da die Gurtspule sich grundsätzlich im Normalgebrauch zum Anschnallen und zum Abschnallen des Sicherheitsgurtes frei drehen können muss, werden die Antriebe sowohl des reversiblen Gurtstraffers als auch des irreversiblen Gurtstraffers erst bei einer Aktivierung über im Kraftfluss angeordnete Kupplungen mit der Gurtspule verbunden.
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Aus der Druckschrift
EP 1 663 737 B1 ist zum Beispiel ein Gurtaufroller mit einem reversiblen Gurtstraffer der Anmelderin bekannt, welcher eine reibungsgesteuerte Kupplung mit zwei Kupplungsklinken und einem Reibring aufweist. Der Reibring weist zwei Steuerarme auf, und ist mit den Kupplungsklinken dadurch gekoppelt, in dem die Kupplungsklinken in einem ersten Ausführungsbeispiel mit Steuerstiften in jeweils ein Langloch eines Steuerarmes eingreifen, oder indem die Kupplungsklinken in einem zweiten Ausführungsbeispiel trichterförmige Ausnehmungen aufweisen, in welche die Steuerstifte eingreifen. Die Kupplungsklinken sind jeweils in länglichen Ausnehmungen eines von einem Elektromotor antreibbaren Antriebsrad längsverschieblich geführt. Der Reibring selbst ist in das Antriebrad eingeclipst und liegt über Reibfüße an einem feststehenden Dom einer Strafferabdeckung an. Ferner ragt die Gurtspule mit einem ringförmigen, innenverzahnten Fortsatz in eine ringförmige, die Kupplungsklinken des Antriebsrades radial außen umfassende Ausnehmung hinein. Der Reibring bildet ein Steuerteil und dient der Auslösung und der Steuerung des Bewegungsablaufes der Kupplungsklinken zum Schließen der Strafferkupplung.
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Das Prinzip der Auslösung der Kupplungsbewegung der Kupplung ist in dem deutschen Patent
DE 100 59 227 C1 der Anmelderin beschrieben und ist auch in der Kupplung der
EP 1 663 737 B1 verwirklicht, so dass diesbezüglich auf diese Druckschriften verwiesen wird.
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In dem in der
EP 1 663 737 B1 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zunächst das Antriebsrad über den Elektromotor und ein Getriebe in Drehung versetzt. Dabei wird das durch den Reibring gebildete Steuerteil aufgrund der über die Reibfüße aufgebrachten Reibkräfte bewusst gegenüber dem Antriebsrad zurückgehalten, wodurch die in den Ausnehmungen des Antriebrades verschieblich gelagerten Kupplungsklinken zu einer Ausfahrbewegung gezwungen werden und zum Eingriff in die Innenverzahnung des Fortsatzes der Gurtspule gelangen. Die Kupplungsbewegung wird damit durch die Drehbewegung des Antriebsrades bewirkt, wobei die Strafflänge des Sicherheitsgurtes um den bis zu einem vollständigen Schließen der Kupplung erforderlichen Drehwinkels des Antriebsrades in der Anfangsphase verkürzt wird.
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Aus der Druckschrift
US 2005/0247811 A1 ist ferner ein Gurtaufroller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt. Bei diesem Gurtaufroller kann die Antriebsbewegung des Elektromotors in einem zweiten Kraftübertragungsweg zeitlich früher als in dem ersten Kraftübertragungsweg in einer reibschlüssigen Verbindung auf ein Steuerteil übertragen werden.
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Ferner ist aus der Druckschrift
US 2002/0024211 A1 ein Gurtaufroller mit einem Elektromotor und einem Getriebe bekannt, welches in zwei verschiedene Kraftübertragungswege schaltbar ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Gurtaufroller der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei der die Übertragung der Antriebsbewegung in dem zweiten Kraftübertragungsweg verbessert ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die reibschlüssige Verbindung durch eine Reibpaarung aus einer Ringnut und einem in die Ringnut eingreifenden Scheibenrad gebildet ist. Durch die vorgeschlagene Ausbildung der reibschlüssigen Verbindung können die beiden reibschlüssig aneinander anliegenden Teile gleichzeitig zueinander geführt werden, so dass sie sich auch unter der Einwirkung der zu übertragenden Antriebskräfte nicht voneinander lösen können.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass entweder die Ringnut oder das Scheibenrad eine Verzahnung aufweisen. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Ringnut oder das Scheibenrad von einem dritten Zahnrad angetrieben werden, oder das Antriebsmoment kann auf ein drittes Zahnrad übertragen werden. Ferner können dadurch besonders günstige Reibverhältnisse erreicht werden. Außerdem kann dadurch die Wahrscheinlichkeit eines Festklemmens der reibschlüssigen Verbindung durch eintretende Festkörper verringert werden, indem die Festkörper in die Zwischenräume der Verzahnung verdrängt werden können.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Antriebsbewegung des Steuerteils in dem zweiten Kraftübertragungsweg entgegengesetzt zu der Antriebsbewegung des Antriebsrades in dem ersten Kraftübertragungsweg gerichtet ist. Durch die vorgeschlagene Ausrichtung der Antriebsbewegung in dem zweiten Kraftübertragungsweg, kann die zum Schließen der Strafferkupplung erforderliche Relativbewegung des Steuerteils zu dem Antriebsrad weiter vergrößert werden, da sich die durch die Antriebsbewegung des Steuerteils über den zweiten Kraftübertragungsweg erzeugte Relativbewegung und die über den ersten Kraftübertragungsweg erzeugte Relativbewegung des Antriebsrades in diesem Fall addieren. Ferner kann die zur Verwirklichung der Schließbewegung der Strafferkupplung erforderliche Steuerbewegung des Steuerteiles dadurch eindeutiger von der durch den ersten Kraftübertragungsweg bewirkten Antriebsbewegung des Antriebsrades entkoppelt werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass in dem ersten Kraftübertragungsweg ein die Antriebsbewegung der Antriebseinrichtung in eine langsamere erste Bewegung untersetzendes Getriebe vorgesehen ist, und in dem zweiten Kraftübertragungsgetriebe entweder kein Getriebe oder ein die Antriebsbewegung der Antriebseinrichtung in eine zweite Bewegung unter- oder übersetzendes Getriebe vorgesehen ist, wobei die zweite Bewegung schneller als die erste Bewegung ist. Durch die vorgeschlagene Weiterentwicklung können die unterschiedlichen Geschwindigkeiten in den beiden Kraftübertragungswegen konstruktiv besonders einfach verwirklicht werden, wobei die Geschwindigkeiten in diesem Fall die Drehzahl des Antriebsrads in dem ersten Kraftübertragungsweges und die Drehzahl des Steuerteils in dem zweiten Kraftübertragungsweg sind.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Strafferkupplung eine oder mehrere an dem Antriebsrad gehaltene Kupplungsklinken umfasst, welche zum Schließen der Strafferkupplung in eine der Gurtspule zugeordneten Verzahnung einsteuern, und das Steuerteil durch einen drehbaren, an dem Antriebsrad angeordneten Ring mit einer Steuerkontur gebildet ist, welcher die Bewegung der Kupplungsklinken durch eine Relativbewegung zu dem Antriebsrad erzwingt und steuert. Die Kupplungsklinken bilden die Verbindung zwischen dem Antriebsrad und der Gurtspule und werden in ihrer Bewegung durch die Relativbewegung des Steuerteils zu dem Antriebsrad gesteuert. Das Steuerteil ist hier durch einen Ring ausgeführt, welcher z.B. koaxial zu dem Antriebsrad angeordnet ist und durch die Antriebseinrichtung über den zweiten Kraftübertragungsweg in Drehung zu dem Antriebsrad versetzt wird und dadurch die Bewegung der Kupplungsklinken erzwingt. Sofern die Antriebseinrichtung gleichzeitig beginnt, das Antriebsrad über den ersten Kraftübertragungsweg anzutreiben, überlagern sich die Bewegungen des Steuerteils und des Antriebsrades.
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Ferner kann an dem Antriebsrad in diesem Fall eine Synchronisierungsklinke vorgesehen und die Steuerkontur derart geformt sein, dass die Synchronisierungsklinke zuerst in einer Anfangsphase der Relativbewegung in die Verzahnung einsteuert und dadurch das Steuerteil gegenüber der Verzahnung ausrichtet, und dass die Kupplungsklinken nachfolgend synchronisiert in die Verzahnung einsteuern. Die Synchronisierungsklinke bewirkt eine Vorausrichtung des Steuerteils zu der Verzahnung, indem sie in die Verzahnung einsteuert und schließlich in dem Grund der Verzahnung ein Widerlager findet und dadurch das Steuerteil nachfolgend ausrichtet. Da die Steuerkontur für die Synchronisierungsklinke und für die Kupplungsklinken an ein und demselben Teil, nämlich dem Steuerteil vorgesehen sind, befinden sich diese in einer festen Lagebeziehung zueinander, so dass durch die Ausrichtung des Steuerteils gleichzeitig auch die Kupplungsklinken zu dem Steuerteil und zu der Verzahnung für eine synchronisierte Einfahrbewegung ausgerichtet werden.
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Weiter wird in diesem Fall vorgeschlagen, dass die Steuerkontur einen Neutralabschnitt aufweist, an welchem die Kupplungsklinken in der Anfangsphase anliegen, welcher derart geformt sind, dass die Kupplungsklinken in der Anfangsphase der Relativbewegung in einer Außereingriffsstellung zu der Verzahnung gehalten werden. Diese Weiterentwicklung ermöglicht eine bewusste Trennung der Bewegung der Synchronisierungsklinke von der Bewegung der Kupplungsklinken, d.h. die Synchronisierungsklinke fährt zuerst in die Verzahnung ein und synchronisiert das Steuerteil bzw. die Kupplungsklinken zuerst zu der Verzahnung, und die Kupplungsklinken beginnen die Einsteuerbewegung in die Verzahnung erst, nachdem sie zu dieser synchronisiert sind. Damit kann eine Zahn-auf-Zahn-Verriegelung der Kupplungsklinken in der Verzahnung und damit eine Scheinverbindung der Strafferkupplung vermieden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsklinken jeweils eine Schaltkontur aufweisen, in denen ein mit dem Steuerteil gekoppelter Steuerstift angeordnet ist, und die Kupplungsklinken durch die Schaltkontur gegenüber den Steuerstiften aus einer Geschlossenstellung der Strafferkupplung in eine Offenstellung der Strafferkupplung bewegbar sind. Durch die vorgeschlagene Schaltkontur können sich die Kupplungsklinken selbsttätig aus der Geschlossenstellung in die Offenstellung der Strafferkupplung bewegen, so dass sie z.B. durch die Aktivierung einer nachfolgenden pyrotechnischen Straffeinrichtung aus der Geschlossenstellung in die Offenstellung der Strafferkupplung bewegbar sind und damit die sich daran anschließende Straffbewegung und einen kraftbegrenzten Gurtbandauszug nach der Aktivierung der pyrotechnischen Straffeinrichtung nicht stören können.
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Dabei können die Schaltkonturen in den Kupplungsklinken bevorzugt jeweils eine Engstelle aufweisen, welche eine Bewegung der Kupplungsklinken nur bei einer Überwindung einer erhöhten Kraftschwelle ermöglichen. Dadurch können unkontrollierte Bewegungen der Kupplungsklinken vermieden werden. Die so zu überwindende Kraftschwelle kann z.B. so ausgelegt sein, dass die Kupplungsklinken erst durch die Aktivierung des irreversiblen Gurtstraffers oder auch Leistungsstraffers und die dadurch angetriebene Bewegung der Verzahnung in Gurtbandeinzugsrichtung aufgrund des Abgleitens an der Verzahnung in die Außereingriffsstellung der Verzahnung, welche der Offenstellung der Strafferkupplung entspricht, bewegt werden.
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Ferner sind die Schaltkonturen jeweils als eine konisch sich verengende Vertiefung oder Durchgangsöffnung ausgebildet, so dass die Kupplungsklinken eine Schwenkbewegung ausführen können.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in Schrägansicht; und
- 2 einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller mit einem zerlegten Gurtstraffer; und
- 3 einen Gurtstraffer mit zwei Kraftübertragungswegen mit einem in einer ersten Stellung angeordneten Steuerteil; und
- 4 einen Gurtstraffer mit zwei Kraftübertragungswegen mit einem in einer zweiten Stellung angeordneten Steuerteil; und
- 5 einen Gurtstraffer mit zwei Kraftübertragungswegen mit einem in einer dritten Stellung angeordneten Steuerteil; und
- 6 einen Gurtstraffer mit zwei Kraftübertragungswegen mit einem in einer vierten Stellung angeordneten Steuerteil; und
- 7 den Gurtstraffer mit einem Antrieb über ein Schneckenrad einer Getriebewelle; und
- 8 einen Gurtstraffer mit den Kupplungsklinken mit einem in einer Schaltkontur angeordneten Steuerstift in einer Eingriffsstellung; und
- 9 einen Gurtstraffer mit den Kupplungsklinken mit einem in einer Schaltkontur angeordneten Steuerstift in einer Außereingriffsstellung; und
- 10 eine Kupplungsklinke mit einer Schaltkontur und einem in der Schaltkontur gehaltenen Steuerstift.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Gurtaufroller 1 mit einer in einem Rahmen 3 drehbar gelagerten Gurtspule 2 zu erkennen. Ferner ist an dem Rahmen 3 ein Gurtstraffer 5 mit einer Antriebseinrichtung 4 in Form eines Elektromotors vorgesehen.
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In der 2 ist derselbe Gurtaufroller 1 mit einem zerlegten Gurtstraffer 5 zu erkennen. Die Gurtspule 2 ist zweiteilig mit einem Gurtspulenkörper 41 und einem Profilkopf 8 ausgebildet, welche über einen Torsionsstab 7 drehfest miteinander verbunden sind. Der Profilkopf 8 ist über eine Blockiereinrichtung fahrzeugfest blockierbar, und der Gurtspulenkörper 41 dient zum Aufwickeln eines nicht dargestellten Sicherheitsgurtes. Der Torsionsstab 7 bildet eine Kraftbegrenzungseinrichtung, welcher bei blockiertem Profilkopf 8 bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Kraftbegrenzungsniveaus durch eine plastische Verformung einen kraftbegrenzten Gurtbandauszug ermöglicht. Ferner ist an dem Profilkopf 8 eine Verzahnung 39 vorgesehen, welche aufgrund der Verbindung über den Torsionsstab 7 unterhalb des definierten Kraftbegrenzungsniveaus eine in Bezug zu dem Gurtspulenkörper 41 und der Gurtspule 2 feste Verzahnung 39 ist.
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Der Gurtstraffer 5 umfasst neben der Antriebseinrichtung 4, ein erstes Getriebe 37, ein zweites Getriebe 38, ein Antriebsrad 6, ein Steuerteil 12, drei Kupplungsklinken 10, eine Synchronisierungsklinke 11 und eine Feder 9, deren Zusammenwirken nachfolgend näher erläutert wird.
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Die Kupplungsklinken 10 weisen jeweils eine Bohrung 17, mit denen sie auf vorstehenden Stiften an dem Antriebsrad 6 verschwenkbar gehalten sind. Dabei sind die Kupplungsklinken 10 so ausgerichtet, dass ihre Zähne radial nach innen gerichtet sind. Die Antriebseinrichtung 4 weist eine herausgeführte Welle 26 auf, auf der eine erste Schnecke 27 angeordnet ist. Die erste Schnecke 27 kämmt mit einem Schneckenrad 24 einer Getriebewelle 23, die ihrerseits mit einer zweiten Schnecke 25 mit einer Außenverzahnung des Antriebsrades 6 kämmt. Die Getriebewelle 23 bildet zusammen mit der ersten Schnecke 27 und der Außenverzahnung des Antriebsrades 6 ein erstes Getriebe 37 und einen ersten Kraftübertragungsweg von der Antriebseinrichtung 4 über das Antriebsrad 6 zu den Kupplungsklinken 10. Während des Straffvorganges befinden sich die Kupplungsklinken 10, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, im Eingriff in die Verzahnung 39 des Profilkopfes 8 und übertragen dadurch die Antriebsbewegung des Antriebsrades 6 auf die Gurtspule 2. Soweit entspricht der Gurtstraffer 5 dem aus dem Stand der Technik bekannten Gurtstraffer. Die Antriebsbewegung der Antriebseinrichtung 4 wird durch das erste Getriebe 37 in einem Untersetzungsverhältnis von i = 1:80 in eine langsamere Geschwindigkeit des Antriebsrades 6 hier eine langsamere Drehbewegung des Antriebsrades 6 untersetzt. Diese Drehbewegung des Antriebsrades 6 war bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung die für das Schließen der Strafferkupplung, d.h. für die Einsteuerbewegung der Kupplungsklinken 10 allein ursächliche Bewegung.
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Erfindungsgemäß sieht die vorgeschlagene Lösung dagegen einen zweiten Kraftübertragungsweg vor, welcher hier durch ein zweites Getriebe 38 gebildet wird, in dem die Antriebsbewegung der Antriebseinrichtung 4 schneller übertragen wird. Alternativ wäre auch ein Direktantrieb des Antriebsrades 6 durch die Antriebseinrichtung 4 denkbar. An dem Antriebsrad 6 ist ein Steuerteil 12 in Form einer Ringscheibe vorgesehen, welche an ihrer radial äußeren Ringfläche eine in der 3 durch einen Freischnitt zu erkennende Ringnut 31 aufweist. Das zweite Getriebe 38 umfasst ein drehfest auf der Welle 26 des Elektromotors angeordnetes Zahnrad 28, welches mit einem Scheibenrad 29 mit einer Außenverzahnung 30 kämmt. Das Scheibenrad 29 greift seinerseits reibschlüssig in die Ringnut 31 ein und bildet zusammen mit dem Steuerteil 12 durch den Eingriff in die Ringnut 31 eine Reibpaarung. Das zweite Getriebe 38 bildet einen zweiten Kraftübertragungsweg ausgehend von der Antriebseinrichtung 4, über das Zahnrad 28, das Scheibenrad 29 auf das Steuerteil 12 zu den Kupplungsklinken 10. Dabei wird das Zahnrad 28 von der Antriebseinrichtung 4 in der in 3 zu erkennenden Pfeilrichtung im Uhrzeigersinn angetrieben. Das Zahnrad 28 selbst treibt das Scheibenrad 29 in Pfeilrichtung gegen den Uhrzeigersinn an, welches seinerseits die Drehbewegung reibschlüssig auf das Steuerteil 12 überträgt. Das ringförmige Steuerteil 12 wird dadurch zu einer Drehbewegung in Pfeilrichtung im Uhrzeigersinn angetrieben, welche entgegengesetzt zu der Antriebsbewegung des Antriebsrades 6 gerichtet ist. Ferner sind die Untersetzungen so gewählt, dass das Steuerteil 12 zu einer deutlich schnelleren Geschwindigkeit, in diesem Fall eine deutlich höhere Drehgeschwindigkeit als das Antriebsrad 6 angetrieben wird. Dadurch kann bereits aus diesem Grunde die Zeit zum Schließen der Strafferkupplung deutlich reduziert werden. Sofern die Untersetzung in dem zweiten Getriebe 38 z.B. mit i = 1:2 ausgelegt werden würde, so würde das Steuerteil 12, in der Annahme, es liegt kein Schlupf vor, mit der 40-fachen Drehgeschwindigkeit drehen als das Antriebsrad 6, was im Umkehrschluss bei einer Annahme einer identischen Steuerbewegung der Kupplungsklinken 10 bedeuten würde, dass die Schließzeit der Strafferkupplung um den Faktor 40 reduziert werden würde.
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Statt über ein Zahnrad 28 kann das Scheibenrad 29 aber auch durch ein Schneckenrad 37 der Getriebewelle 23 angetrieben werden, wie in der 7 zu erkennen ist.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel würde die Antriebsdrehrichtung des Steuerteils 12 bewusst durch das zwischen der Antriebseinrichtung 4 und dem Steuerteil 12 vorgesehene Scheibenrad 29 gegenüber der Antriebsdrehrichtung des Antriebsrades 6 umgedreht. Ferner kann die Antriebsdrehzahl des Steuerteils 12 durch die Wahl der Durchmesser des Zahnrades 28, und des Scheibenrades 29, sowie durch die Auslegung der Reibungsverhältnisse zwischen dem Scheibenrad 29 und dem Steuerteil 12 ausgelegt werden. Das Scheibenrad 29 greift mit der Verzahnung 30 in die Ringnut 31 ein und ist dadurch zusätzlich seitlich geführt, wodurch der Zusammenhalt der Reibpaarung verbessert ist. Ferner kann dadurch die zur Übertragung der Reibkräfte zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert werden.
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Aufgrund der erheblichen verkürzten Zeitspanne zum Schließen der Strafferkupplung befinden sich die Kupplungsklinken 10 zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt im Eingriff mit der Verzahnung 39 des Profilkopfes 8, wodurch die Strafflänge vergrößert werden kann, da die Antriebsbewegung des Antriebsrades 6 dadurch ab einem entsprechend früheren Zeitpunkt zur Straffung des Sicherheitsgurtes genutzt werden kann. Bei der erfindungsgemäß weiterentwickelten Strafferkupplung handelt es sich um eine schnellschließende Strafferkupplung mit zwei Kraftübertragungswegen unterschiedlicher Geschwindigkeit.
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Die Kupplungsklinken 10 sind in einem Winkel von 120 Grad zueinander, über den Umfang verteilt an dem Antriebsrad 6 angeordnet. Ferner ist an dem Antriebsrad 6 eine Synchronisierungsklinke 11 schwenkbar angeordnet. Sowohl die Kupplungsklinken 10 als auch die Synchronisierungsklinke 11 weisen jeweils einen Steuerstift 15,16 auf, mit denen sie durch bohnenförmige oder langlochartige Steuerkonturen 13 und 14 des Steuerteils 12 hindurchgreifen. Weiterhin ist eine ringförmige Feder 9 mit zwei axial vorstehenden Enden 18 und 19 vorgesehen, welche mit einem Ende 19 in einer Bohrung 21 des Antriebsrades 6 in Umfangs- und Radialrichtung des Antriebsrades 6 fixiert ist. Mit dem anderen Ende 18 greift die Feder 9 durch ein gekrümmtes Langloch 20 des Antriebsrades 6 und ist schließlich in einer Bohrung 22 der Synchronisierungsklinke 11 festgelegt. Damit kann die Synchronisierungsklinke 11 eine geringfügige Bewegung in Richtung der Längserstreckung des gekrümmten Langloches 20 ausführen.
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In den 3 bis 6 sind die Kupplungsklinken 10, die Synchronisierungsklinke 11 und das Steuerteil 12 in verschiedenen Stellungen während der Schließbewegung der Strafferkupplung zu erkennen, wobei das Steuerteil 12 in den jeweils rechten Darstellungen für eine bessere Erkennbarkeit der Kupplungsklinken 10 und der Synchronisierungsklinke 11 weggelassen wurde.
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Die Steuerkonturen 13 zur Führung der Steuerstifte 15 der Kupplungsklinken 10 in dem Steuerteil 12 weisen jeweils einen ersten äußeren Neutralabschnitt 32 und einen sich daran anschließenden radial einwärts gerichteten Steuerabschnitt 33 auf. Die Steuerkontur 14 für die Synchronisierungsklinke 11 ist als radial einwärts gerichtetes, gerades Langloch ausgebildet, welches so ausgerichtet ist, dass es sich in Richtung der Antriebsbewegung des Antriebsrades 6 während des Schließvorganges der Strafferkupplung von einem inneren Radius linear nach außen zu einem äußeren Radius erstreckt. Der Schließvorgang der Strafferkupplung beginnt ausgehend von der in der 3 gezeigten Stellung des Steuerteils 12 mit dem Beginn der Drehbewegung des Steuerteils 12. In der Anfangsphase der Drehbewegung wird das Steuerteil 12 um einen geringfügigen Drehwinkel bis in die in der 4 gezeigte Stellung verdreht, wobei die Steuerstifte 15 der Kupplungsklinken 10 in den Neutralabschnitten 32 bis zu den Anfängen der Steuerabschnitte 33 geführt werden. Die Neutralabschnitte 32 sind durch reine Umfangsabschnitte auf einem konstanten Durchmesser gebildet, so dass sich in dieser Anfangsphase der Drehbewegung des Steuerteils 12 die Stellung der Kupplungsklinken 10 nicht verändert. Die Steuerkontur 14 der Synchronisierungsklinke 11 ist so ausgerichtet, dass die Synchronisierungsklinke 11 während dieser Anfangsphase der Relativdrehbewegung des Steuerteils 12 in die Verzahnung 39 des Profilkopfes 8 hineingezogen wird, bis sie sich auf dem Grund der Verzahnung 39 abstützt und darin ein Widerlager findet. Das Steuerteil 12 ist damit gegenüber der Verzahnung 39 des Profilkopfes 8 vorausgerichtet und synchronisiert. Während der weiteren Antriebsbewegung des Steuerteils 12 aus der Stellung der 4 in die in der 5 gezeigte Stellung gelangen die Steuerstifte 15 der Kupplungsklinken 10 in die Steuerabschnitte 33 und werden dadurch radial einwärts in einer synchronisierten Ausrichtung in die Verzahnung 39 gezogen. Die Synchronisierungsklinken 11 bleiben währenddessen im Eingriff in die Verzahnung 39. Da das Antriebsrad 6 gleichzeitig in die entgegengesetzte Richtung angetrieben wird, wird die sich über die Feder 9 an dem Antriebsrad 6 abstützende Synchronisierungsklinke 11 durch die wirkende Federkraft in die Verzahnung 39 gedrängt. Da das mit der Synchronisierungsklinke 11 verbundene Ende der Feder 9 in dem Langloch 20 des Antriebsrades 6 geführt ist, kann das Antriebsrad 6 auch nach dem Eingriff der Synchronisierungsklinke 11 in die Verzahnung 39 eine geringfügige weitere Drehbewegung zu dem Steuerteil 12 und der Synchronisierungsklinke 11 ausführen, während der die Kupplungsklinken 10 mit ihren Steuerstiften 15 den letzten Weg der Einsteuerbewegung in den Steuerabschnitten 33 der Steuerkonturen 13 zum Eingriff in die Verzahnung 39 ausführen.
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Da das Antriebsrad 6 gleichzeitig zu dem Schließvorgang der Strafferkupplung über das erste Getriebe 37 in die entgegengesetzte Richtung angetrieben wird, wie in der 3 zu erkennen ist, wird die Gurtspule 2 mit dem Eingriff der Kupplungsklinken 10 über den Profilkopf 8 unmittelbar in die entgegengesetzte Richtung angetrieben, wie in der 6 zu erkennen ist. Da das Antriebsrad 6 und das Steuerteil 12 über die beiden Getriebe 37 und 38 in entgegengesetzte Drehrichtungen angetrieben werden, wird der Schließvorgang der Strafferkupplung und insbesondere die Eingriffsbewegung der Kupplungsklinken 10 in die Verzahnung 39 beschleunigt. Dadurch kann im Umkehrschluss die Strafflänge des Sicherheitsgurtes vergrößert werden, da der Straffvorgang des Sicherheitsgurtes entsprechend früher beginnt. Ferner kann die Bewegung der an dem Antriebsrad 6 gehaltenen und über das Steuerteil 12 gesteuerten Kupplungsklinken 10 genauer und kontrollierter gesteuert werden.
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In den 8 bis 10 ist eine weitere Weiterentwicklung der Strafferkupplung 5 zu erkennen, bei der die Kupplungsklinken 10 mit einer Schaltkontur 34 in Form einer konisch sich verengenden Vertiefung ausgebildet sind. Die konisch sich verengende Vertiefung ist durch eine parallel zu der Längsachse der Bohrung 17 und damit parallel zu der Schwenkachse der Kupplungsklinke 10 gerichtete erste Bohrung 35 und eine schräg dazu verlaufende zweite Bohrung 36 gebildet, welche in die erste Bohrung 35 übergeht, so dass im Übergang der beiden Bohrungen eine Engstelle 40 gebildet ist. In der Ausgangsposition befinden sich die Kupplungsklinken 10 während des oben beschriebenen Kupplungsvorganges in einer Position, in der die Steuerstifte 15 in den ersten Bohrungen 35 und damit mit ihren Längsachsen parallel zu den Schwenkachsen der Kupplungsklinken 10 angeordnet sind. Diese Anordnung der Steuerstifte 15 ist in der 8 und in den mittleren Figuren der 10 zu erkennen.
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Für den Fall, dass kein Unfall eintritt, wird die reversible Gurtstraffung aufgehoben und der Sicherheitsgurt wieder gelockert, wozu der oben beschriebene Ablauf in rückwärtiger Abfolge wiederholt wird. Tritt hingegen ein Unfall auf, so wird nachfolgend eine weitere Leistungsstraffung des Sicherheitsgurtes z.B. durch einen pyrotechnischen Gurtstraffer vorgenommen, und der Sicherheitsgurt wird weiter mit einer noch höheren Straffkraft gestrafft. In diesem Fall wird die Gurtspule 2 mit dem Profilkopf 8 weiter in der in der 6 zu erkennenden Aufwickelrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn gestrafft. Dadurch übt der Profilkopf 8 über die Verzahnung 39 eine nach außen gerichtete Radialkraft auf die Kupplungsklinken 10 aus, und die Kupplungsklinken 10 verschwenken gegenüber den Steuerstiften 15 in der Schaltkontur 34 aus der Verzahnung 39 unter Überwindung der Engstelle 40. Dadurch gelangen die Steuerstifte 15 in die zweite, schräge Bohrung 35 und die Kupplungsklinken 10 gelangen außer Eingriff der Verzahnung 39. Diese Stellung der Kupplungsklinken 10 ist in der 9 und in den rechten Figuren der 10 zu erkennen. Da das Steuerteil 12 aufgrund der sehr hohen, durch die Leistungsstraffung bewirkten Drehbeschleunigung der Gurtspule 2 und des Profilkopfes 8, gegenüber der Gurtspule 2 und dem Profilkopf 8 zurückbleibt, wirkt das Steuerteil 12 dabei als ein radial festes Widerlager für die Steuerstifte 15.
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Die Kupplungsklinken 10 gelangen durch die Schwenkbewegung außer Eingriff aus der Verzahnung 39 und geben die Verzahnung 39 frei, ohne dass dazu eine Drehbewegung des Steuerteils 12 erforderlich ist. Da der Gurtaufroller nach der Aktivierung des Leistungsstraffers, d.h. nach dem Unfall ohnehin ausgetauscht werden muss, ist es dabei nicht erforderlich, dass die Kupplungsklinken 10 zurückschwenken können.
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Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass dadurch eine mögliche Kraftbegrenzungsstörung in einer Anfangsphase der Aktivierung der durch den Torsionsstab 7 gebildeten Kraftbegrenzungseinrichtung vermieden werden kann. Die Engstelle 40 verhindert dabei, dass die Kupplungsklinken 10 bereits bei geringeren Radialkräften verschwenken, sie definieren praktisch eine Kraftschwelle, welche zum Verschwenken der Kupplungsklinken 10 überwunden werden muss. Diese Kraftschwelle wird dabei durch die Bemessung der Engstelle 40 in Verbindung mit den Verformungswiderständen der Kupplungsklinken 10 und der Steuerstifte 15 definiert.